JP2005197380A

JP2005197380A - ウェーハ支持装置

Info

Publication number: JP2005197380A
Application number: JP2004000776A
Authority: JP
Inventors: Yukitaka Goto; 志貴後藤; Shizuka Tateishi; 静香立石
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】本発明は、ウェーハを搬送する際に、ウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができるウェーハ支持装置を提供する。
【解決手段】ウェーハ裏面を複数の支持ピンで支持してウェーハの昇降搬送を行うウェーハ支持装置において、各ウェーハ支持ピンの下端部を接触支持して昇降行う各支持ピンアームの上面に、ウェーハ支持ピンの下端部と略嵌合する凹部形状の台座を設ける。これにより、ウェーハの昇降搬送を行う際に問題となるウェーハ支持ピン下端部の横滑りに起因したウェーハ裏面へのキズ発生を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エピタキシャル成長装置などの半導体製造装置の処理チャンバ内に設けられたウェーハ支持装置に関するものである。

近年、ＭＯＳデバイス用のシリコンウェーハとして、シリコンウェーハの表面に単結晶シリコン薄膜（エピタキシャル膜）を気相成長させたエピタキシャルウエーハが用いられている。このエピタキシャルウェーハは、ＭＯＳデバイスのゲート酸化膜の歩留まりが向上するとともに、寄生容量低減、ソフトエラーの防止、ゲッタリング能力の向上等の優れた特性を備えることができる。

このエピタキシャルウェーハの製造においては、従来から実施されている複数のシリコンウェーハに対して一度にエピタキシャル成長処理するバッチ方式ではシリコンウェーハの大口径化に対応し難くなってきたことから、枚葉式のエピタキシャル成長装置が主に使用されるようになった。近年では直径３００ｍｍ以上のウェーハに対してエピタキシャル成長処理が行える大口径用のものも開発されている。この枚葉式のエピタキシャル成長装置等の半導体製造装置においては、ウェーハを水平に支持するためのウェーハ支持装置が処理チャンバ内に設けられている（例えば特許文献１）。

特開２００１−２４０４７号公報

図３は、従来のウェーハ支持装置を模式的に示す図である。ウェーハ支持装置２０は、ウェーハＷを支持するための座ぐり部２１ａが設けられたサセプター２１を備えており、サセタプー２１はサセプター昇降回転機構２３に連なる複数のサセプターアーム２４によってその裏面外周部が嵌合支持され昇降回転するように構成されている。座ぐり部２１ａ内には、厚み方向に貫通した複数の貫通孔２１ｂが形成されており、各貫通孔２１ｂにはウェーハ支持ピン２２が吊り下げられている。これらのウェーハ支持ピン２２は、サセプターアーム２４の昇降により、各ウェーハ支持ピン２２の下端面が各支持ピンアーム２５の上端平面部２５ａで面接触支持され、サセプター２１に対して昇降するように構成されている。

このウェーハ支持装置２０により、サセプター２１の座ぐり部２１ａ内にウェーハＷを載置する手順について説明する。まず、サセプターアーム２４を降下させて、各ウェーハ支持ピン２２を各支持ピンアーム２５の上端平面部２５ａに接触させて各ウェーハ支持ピン２２をサセプター２１に対して上方に押し上げた状態にし、この状態でサセプターアーム２４および支持ピンアーム２５を一旦降下させる。次に、ウェーハＷを搬送ロボットアーム（図示しない）によりサセプター２１上方の所定位置に搬送した後、サセプターアーム２４および支持ピンアーム２５を上昇させて支持ピン２２によりウェーハＷ下面を押し上げ支持する。その後、搬送ロボットアームを引き抜き、サセプターアーム２４を上昇させて各ウェーハ支持ピン２２を降下させることにより、ウェーハ支持ピン２２の上面に支持されたウェーハＷをサセプター２１の座ぐり部２１ａ内に載置する。座ぐり部２１ａ内のウェーハＷを搬出するときはこの逆の手順操作が行われる。

ところが、上記のウェーハ支持装置２０では、ウェーハ支持ピン２２の下端面のみを支持ピン２５の上端平面部２５ａにて面支持する構成であることから、ウェーハ支持ピン２２がウェーハＷを支持した状態で上下動する際に、ウェーハ支持ピン２２の下端が横滑りし、ウェーハ支持ピン２２の上端部とウェーハＷの裏面とが擦れてしまい、ウェーハＷの裏面にキズを発生させる問題がある。このウェーハ裏面へのキズ発生は単なる裏面の外観不良の問題に留まらず、デバイス工程で実施される各種の膜付け、剥離プロセスにおける各種膜がキズ内部に残留堆積してしまい、その後のパーティクル発塵などの要因となり、デバイス特性を劣化させるなどの問題がある。

本発明は、このような上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができるウェーハ支持装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、処理チャンバ内に配置され、ウェーハ載置領域の周辺部に複数の貫通孔を有するサセプターと、前記各貫通孔に嵌入され前記ウェーハの外周部を支持するための複数のウェーハ支持ピンと、前記サセプターの昇降および回転を行う昇降回転機構と、前記昇降回転機構から延設し前記サセプターを支持する複数のサセプターアームと、前記各ウェーハ支持ピンの下端面を支持する複数の支持ピンアームとを備えたウェーハ支持装置において、前記支持ピンアームの各上面に前記ウェーハ支持ピンの下部と略嵌合する凹部形状の台座が設けられたウェーハ支持装置を提供するものである。

本発明のウェーハ支持装置は、支持ピンアームの各上面に各ウェーハ支持ピンの下部と略嵌合する凹部形状の台座が設けられていることから、ウェーハ支持ピンでウェーハを支持した状態で上下動する際に、支持ピンアーム上面に対してウェーハ支持ピン下端が横滑りすることがなく、ウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができる。

本発明によれば、ウェーハ裏面を複数の支持ピンで支持してウェーハの昇降搬送を行う際に、各ウェーハ支持ピンの下端部が横滑りしないように、支持ピンアームの上面に、ウェーハ支持ピンの下端部と略嵌合する凹部形状の台座を設けているので、ウェーハ支持ピン下端部の横滑りに起因したウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができる。その結果、デバイス工程において、ウェーハ裏面キズに起因したパーティクル発塵を抑制することができ、デバイス特性の向上を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るウェーハ支持装置を備えたエピタキシャル成長装置を概略的に示したものである。エピタキシャル成長装置１は、シリコンウェーハＷを１枚ずつ成膜処理する枚葉式のものであり、エピタキシャル膜の形成を行う処理チャンバ２を有し、処理チャンバ２は上側ドーム３と下側ドーム４とドーム取付体５を有して形成されている。上側ドーム３および下側ドーム４は石英等の透明な材料から成り、処理チャンバ２の上方および下方に複数配置されたハロゲンランプ６によりウェーハＷが加熱される。処理チャンバ２の側部には、ガス供給口７とガス排気口８とが対向して設けられている。また、処理チャンバ２内には、ウェーハＷを水平に支持するための、本発明に係るウェーハ支持装置１０が配設されている。

このようなエピタキシャル成長装置１において、減圧又は常圧となっている処理チャンバ２内に搬送ロボット（図示せず）によりウェーハＷを搬送し、ウェーハ支持装置１０によりウェーハＷを支持した後、ハロゲンランプ６によりウェーハＷを加熱した状態で、ＳｉＨＣｌ₃等のＳｉソースを水素ガスで希釈しそれにドーパントを微量混合してなる反応ガスをガス供給口７から処理チャンバ２内に供給する。これにより、供給された反応ガスはウェーハＷの表面を通過してウェーハＷの表面上にエピタキシャル膜を成膜後、ガス排出口８より処理チャンバ２外に排出される。

本発明に係るウェーハ支持装置１０を図２に示す。ウェーハ支持装置１０は、ウェーハＷを支持する円盤状のサセプター１１を備えている。このサセタプー１１はサセプター昇降回転機構１３に連なるサセプターアーム１４によってその下面の外周部（３カ所）が嵌合支持され水平に回転するように構成されている。サセプター１１の上面部には、ウェーハＷが載置される座ぐり部１１ａが形成され、ウェーハＷの裏面全面を面支持するように構成されている。なお、この座ぐり部１１ａの内径はウェーハＷの外径よりもわずかに大きな寸法を有している。また、サセプター１１の座ぐり部１１ａ面内には、周方向に等間隔で上下方向に貫通した複数（３つ以上）の貫通孔１１ｂが設けられている。

上記貫通孔１１ｂには、ウェーハＷを昇降支持するためのウェーハ支持ピン１２が嵌入される。ここで、ウェーハＷの裏面と接触するウェーハ支持ピン１２の先端部は、ウェーハＷ裏面との接触衝撃を和らげるため、その先端がランウンド形状に加工され、その先端部が貫通孔１１ｂの上端縁で吊り下げられるように嵌入されている。

この貫通孔１１ｂ内に嵌入、吊り下げられたウェーハ支持ピン１２は、支持ピンアーム１５によりその下端が接触支持される。支持ピンアーム１５の各上面にはウェーハ支持ピン１２の下端部と略嵌合する凹部形状の台座１５ａ設けられている。これによりウェーハ支持ピン１２は台座１５ａによりその下端部が確実に保持され、下端部の横滑りを防止することができる。なお、本発明例では凹部形状の台座１５ａとして、円柱溝とこれに続くテーパ拡大部からなる台座形状を示したが、この形状に限定されるものではなく、少なくともウェーハ支持ピン１２の外周面と部分的あるいは全周において接触し、横滑りを防止できる形状のものであればどのようなものでも採用することができる。

以上のように構成したウェーハ支持装置１０を用いて、ウェーハＷをサセプタ１１の座ぐり部１１ａ内に載置する手順について説明する。

まず、サセプターアーム１４を降下させて、各ウェーハ支持ピン１２の下端部を各支持ピンアーム１５の上端部に設けた凹部形状の台座１５ａ内に嵌入させてウェーハ支持ピン１２を押し上げた状態とする。この状態で、一旦、サセプターアーム１４および支持ピンアーム１５を降下させて、搬送ロボットアーム（図示しない）と干渉しない位置に待機させる。

次に、ウェーハＷを搬送ロボットアームによりサセプター１１上方の所定位置に搬送した後、サセプターアーム１４および支持ピンアーム１５を上昇させる。これにより、支持ピン１２によりウェーハＷの外周裏面部を押し上げられ、搬送ロボットアームからウェーハ支持ピン１２に載り移る。その後、搬送ロボットアームをサセプタ１１の上方から待避させた後、サセプターアーム１４を上昇させることにより、ウェーハＷはサセプタ１１の座ぐり部１１ａ内に静かに載置され、ウェーハ支持ピン１２の下端部と台座１５ａとの接触支持が解除される。座ぐり部１１ａ内のウェーハＷを搬出するときはこの逆の手順操作が行われる。

なお、サセプターアーム１４の昇降によりウェーハ支持ピン１５を昇降させる実施形態を説明したが、支持ピンアーム１５そのものに独立昇降機構を付加してウェーハ支持ピン１５の昇降を行ってもよい。

以上のように、本実施形態にあっては、支持ピンアーム１５の各上端部にウェーハ支持ピン１２の下端部と略嵌合する凹部形状の台座１５ａが設けられているので、ウェーハ支持ピン１２でウェーハＷを搬送するときに、ウェーハ支持ピン１２が横揺れすることがなく、ウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができる。

なお、上記実施形態では、半導体製造装置の１つであるエピタキシャル成長装置について説明したが、本発明は、特にエピタキシャル成長装置に限らず、ウェーハの搬送時に、ウェーハを押し上げて支持する全ての装置に適用可能であることは言うまでもない。

本発明の効果を確認するため、以下の実験を行った。

本発明例として図２に示すウェーハ支持装置を配置した枚葉式のエピタキシャル成長装置（図１）を用い、実際にウェーハの移載実験を行い、ウェーハ裏面へのキズ発生を調査した。本発明の比較例として図３に示すウェーハ支持装置を配置した枚葉式のエピタキシャル成長装置（エピタキシャル成長装置構成は図１と同じ）を用い、ウェーハの移載実験を行った。両実験とも、直径２００ｍｍの両面研磨シリコンウェーハを用い、ウェーハの搬入・搬出温度を７６５℃として実験した。

移載実験後の本発明例のウェーハおよび比較例のウェーハそれぞれについて、ウェーハ裏面を光学顕微鏡で観察したところ、比較例のウェーハ裏面において、ウェーハ支持ピンが接触する位置に対応したウェーハ裏面３カ所全てにおいて、かなり大きなキズ発生していることが確認された。一方、本発明例のウェーハ裏面には、一部の箇所において若干のキズ発生が確認された。両ウェーハの上記裏面キズの大きさを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて詳細に調査したところ、比較例のウェーハでは、幅６２９ｎｍ、深さ６８４ｎｍの裏面キズが点在しているのが確認され、本発明例のウェーハでは、幅５３ｎｍ、深さ７４ｎｍ程度の裏面キズが確認されるに留まった。

これから明らかなように、本発明のウェーハ支持装置を使用した場合には、ウェーハ裏面とウェーハ支持ピンとの接触により発生するウェーハ裏面のキズを抑制あるいは防止できることが分かる。

本発明のウェーハ支持装置は、ウェーハ裏面を複数の支持ピンで支持してウェーハの昇降搬送を行う際に、ウェーハ支持ピン下端部の横滑りに起因したウェーハ裏面へのキズ発生を防止することができるウェーハ支持装置であることから、エピタキシャル成長装置の支持装置として有効である。また、ウェーハ裏面の高品質化が要求される両面研磨ウェーハを支持する装置として有効である。これによりデバイス工程において、ウェーハ裏面キズに起因したパーティクル発塵が抑制され、デバイス特性の向上を図ることができる。

本発明に係るウェーハ支持装置を備えたエピタキシャル成長装置を概略的に示した図である。本発明に係るウェーハ支持装置を示す垂直方向断面図である。従来におけるウェーハ支持装置の一例を示す垂直方向断面図である。

符号の説明

１０ウェーハ支持装置、
１１サセプター、
１１ａ座ぐり部
１１ｂ貫通孔
１２ウェーハ支持ピン、
１３サセプター昇降回転機構
１４サセプターアーム、
１５支持ピンアーム、
１５ａ台座
Ｗウェーハ

Claims

処理チャンバ内に配置され、ウェーハ載置領域の周辺部に複数の貫通孔を有するサセプターと、前記各貫通孔に嵌入され前記ウェーハの外周部を支持するための複数のウェーハ支持ピンと、前記サセプターの昇降および回転を行う昇降回転機構と、前記昇降回転機構から延設し前記サセプターを支持する複数のサセプターアームと、前記各ウェーハ支持ピンの下端面を支持する複数の支持ピンアームとを備えたウェーハ支持装置において、前記支持ピンアームの各上面に前記ウェーハ支持ピンの下部と略嵌合する凹部形状の台座が設けられていることを特徴とするウェーハ支持装置。